Analiza kumulacji metali ciężkich w organizmach II

Uszkodzenia aparatu fotosyntetycznego roślin w warunkach stresu wywołanego nadmiarem metali ciężkich I.

Ćwiczenie nr 1.

Wpływ pierwiastków na intensywność wzrostu koleoptyli pszenicy.

Do doświadczenia wybieramy pęsetą 6 porcji po 10 ziarniaków pszenicy równo skiełkowanych. Porcje skiełkowanych ziarniaków umieszczamy na potrójnej warstwie bibuły w szalkach Petriego wysyconej wodą destylowaną (kontrola) lub 1mM roztworami Cd, Cu, Pb, Ca, K w Cd(NO3)2, Cu(NO3)2, Pb(NO3)2 Ca(NO3)2, KNO3. Na każdej z prób skiełkowanych ziarniaków dokonujemy pomiarów długości koleoptyli. Wynik pomiaru notujemy w rubryce próba wyjściowa. Po trzech i siedmiu dniach dokonujemy ponownego pomiaru długości koleoptyla w każdej z prób.

CZAS

Długość koleptyla

kontrola

Cd(NO3)2

Cu(NO3)2

Pb(NO3)2

Ca(NO3)2

KNO3

Próba wyjściowa

3 DNI

7 DNI

Ćwiczenie nr 2.

Wpływ metali ciężkich na uszkodzenia fotosystemu PSII.

W ćwiczeniu wykorzystujemy gatunki roślin Phaseolus vulgaris, Zea mays które były narażone na nadmiar ołowiu, oraz rośliny które były przetrzymywane w warunkach kontrolnych.

Pomiarów parametrów fluorescencji dokonujemy przy użyciu fluorymetru FMS 1. Pomiar fluorescencji chlorofilu jest prostym, nie destrukcyjnym i bardzo szybkim narzędziem pomiarowym, daje odpowiedź na temat stanu fizjologicznego, w jakim znajduje się roślina. Pomiary i analiza parametrów fluorescencji chlorofilu a w ostatnich latach przeżywa rozkwit. FMS 1 służy do wykonywania szybkich i dokładnych pomiarów fluorescencji chlorofilu. Parametry mierzalne w trakcie pomiaru (F0, Fv, Fm, Fv/Fm) są pomocne w ocenie stanu i funkcjonowania fotosystemu II w fazie jasnej fotosyntezy. Czynniki stresowe wpływają na funkcjonowanie PS II. Aparat ten jest szczególnie użyteczny w określaniu wpływu czynnika stresowego na aparat fotosyntetyczny w warunkach naturalnych lub laboratoryjnych.

Źródłem wzbudzającym fluorescencję w tym urządzeniu jest światło aktyniczne w zakresie 330-660 nm z maksimum przy długości fali 500 nm. Podczas pomiarów będziemy stosować następujące ustawienia: aklimacja do ciemności za pomocą firmowych klipsów przez 20 minut, intensywność światła wzbudzającego 1000 µmol . m-2 . s-1, czas pomiaru 1 s.

Będą analizowane następujące parametry fluorescencji.

Fv/Fm - potencjalna wydajność kwantowa fotosystemu II (PS II). Wartość tego parametru jest często stosowanym wskaźnikiem uszkodzeń wywołanych różnymi czynnikami stresowymi,

F0 - minimalna wydajność fluorescencji, która określa stałą fluorescencję charakterystyczną dla otwartych centrów reakcji. Wartość F0 nie jest stała i może rosnąć lub obniżać się kiedy uszkodzone są centra PS II, albo jeśli przekazywanie energii z anten do centrów rekcji jest hamowane,

Fm - maksymalna wydajność fluorescencji, obserwowana gdy wszystkie centra reakcji PS II są zamknięte,

Fv= (Fm-F0) maksymalna zmiana wartości między F0 a Fm, Fv jest parametrem proporcjonalnym do wydajności kwantowej PS II. Wartości zbliżone do zera mogą świadczyć o uszkodzeniu PS II i rozpraszaniu energii w postaci ciepła.

Rośliny traktowano 3mM Pb w Pb(NO3)2 doglebowo poprzez podlewanie odpowiednim roztworem. Ponad to rośliny fasoli i kukurydzy traktowano dolistnie tym samym roztworem .

F0

Fm

Fv/Fm

Fv

Phaseolus vulgaris

Kontrola

traktowane doglebowo

3mM Pb w Pb(NO3)2

traktowane dolistnie

3mM Pb w Pb(NO3)2

Zea mays

Kontrola

traktowane doglebowo

3mM Pb w Pb(NO3)2

traktowane dolistnie

3mM Pb w Pb(NO3)2

Ćwiczenie nr 3.

Wpływ zawartości metali ciężkich w środowisku na zmiany zawartości chlorofilu.

W ćwiczeniu zostanie porównana zawartość chlorofilu u roślin C3 (Phaseolus vulgaris) i C4, (Zea mays) (kontrola) oraz u takich, które były narażone na działanie nadmiaru metali ciężkich 3mM Pb w Pb(NO3)2

metoda Barnesa i wsp. (1992)

Zawartość chlorofilu oznaczona zostanie według metody Barnesa i wsp. (1992). Określona ilość materiału została przeniesiona do pojemników z 3 ml sulfotlenku dimetylu. Tak przygotowane pojemniki umieszczamy w cieplarce na 4 godziny w temperaturze 65o C w celu ekstrakcji barwników. Ekstrakt następnie zostanie przelany do kuwety pomiarowej, a oznaczenie ilości chlorofilu a i b zostanie wykonane przy użyciu spektrofotometru firmy CECIL 9500. Absorbancję oznaczymy przy długości fali: λ = 665 i 648 nm. Ilość chlorofilu zostanie przeliczona na stężenie w świeżej masie według wzorów.

METODA z DMSO (1992)

Chlorofil a = (14,85·A665 - 5,14·A648)·V

1000 · W

Chlorofil b = (25,48·A648 - 7,36·A665)·V

1000 · W

Suma a + b = (7,49·A665 + 20,34·A648)·V

1000 · W

gdzie:

A - absorbancja przy danej długości fali,

V - całkowita objętość ekstraktu (cm3),

W - masa próbki (g).

METODA Z DMSO

CHLOROFIL

a

b

a+b

a/b

KONTROLA

Phaseolus vulgaris

Zea mays

3mM Pb w Pb(NO3)2

Phaseolus vulgaris

Zea mays

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego


Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej
ul. Podchorążych 2,

30-084 KRAKÓW
www.up.krakow.pl